CN115347206A - 结构体 - Google Patents

结构体 Download PDF

Info

Publication number
CN115347206A
CN115347206A CN202210427269.2A CN202210427269A CN115347206A CN 115347206 A CN115347206 A CN 115347206A CN 202210427269 A CN202210427269 A CN 202210427269A CN 115347206 A CN115347206 A CN 115347206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
pressure
space
fuel cell
skirt portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210427269.2A
Other languages
English (en)
Inventor
草刈俊明
田中秀明
梅原孝宏
宫下健丈
山口真也
田村嘉裕
日野海成
平矶亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN115347206A publication Critical patent/CN115347206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00Air-cushion
    • B60V1/14Propulsion; Control thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00Air-cushion
    • B60V1/06Air-cushion wherein the cushion is formed within plenum chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/71Arrangement of fuel cells within vehicles specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V1/00Air-cushion
    • B60V1/04Air-cushion wherein the cushion is contained at least in part by walls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60VAIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V3/00Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
    • B60V3/02Land vehicles, e.g. road vehicles
    • B60V3/025Land vehicles, e.g. road vehicles co-operating with a flat surface, e.g. transporting loads on platforms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04761Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/10Air crafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/32Waterborne vessels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供能够将在燃料电池的发电或冷却中使用的气体在结构体的下表面蓄压并利用其压力作为结构体的上浮力的结构体。是搭载有燃料电池系统的结构体,其特征在于,上述结构体具备:裙部,在上述结构体的下表面与地面之间形成蓄压空间;送气部,向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给从上述燃料电池系统排出的废气;以及排压部,将在上述蓄压空间蓄压的压力从上述裙部的下端向上述裙部的外部排压,通过上述废气从上述送气部向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的规定量的供给来向结构体赋予上浮力。

Description

结构体
技术领域
本公开涉及结构体。
背景技术
燃料电池(FC)是由一个单电池(以下,存在记载为单元的情况)或者将多个单电池层叠而成的燃料电池组(以下,存在仅记载为电池堆的情况)构成并通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应来取出电能量的发电装置。此外,实际上向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体多数情况下是与无助于氧化·还原的气体的混合物。特别是氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。
此外,以下,也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。另外,存在将单电池、和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。
作为应用燃料电池作为动力源的主要的移动体,能够举出车辆。也对车辆以外的移动体进行了研究。
例如在专利文献1中公开有能够使所搭载的电池的特性充分地发挥的飞行器。
在专利文献2中公开了气垫式运输机和上浮鼓风机的驱动方法,该气垫式运输机和上浮鼓风机虽然未使用燃料电池,但是能够经济性地运转,并且能够进一步改善行驶状态。
在专利文献3中公开了气垫船,该气垫船虽然未使用燃料电池,但是不进行入坞工程,就能够简易地更换船尾密封件。
专利文献1:日本特开2018-020719号公报
专利文献2:日本特开1996-505583号公报
专利文献3:日本特开1999-152031号公报
在燃料电池中,一般是以下使用方法,即,为了发电或者冷却而供给空气,并从燃料电池排出发电后或者冷却后的气体。在上述专利文献1那样的车辆以外的移动体中也采用相同的使用方式,不管怎样,都采用舍弃排出气体(废气)那样的使用方法。另一方面,若欲作为移动体的动力源使燃料电池及其系统发挥功能,则其本身的重量成为制约而燃料效率恶化。不仅使用燃料电池作为移动体的动力源,还为了使燃料效率变得良好而有效地利用来自燃料电池的排出气体的移动体尚未被实用化。
发明内容
本公开是鉴于上述实际情况而完成的,其主要目的在于提供一种能够将用于燃料电池的发电或冷却的气体在结构体的下表面蓄压、并利用其压力作为结构体的上浮力的结构体。
本公开的结构体是搭载有燃料电池系统的结构体,其特征在于,上述结构体具备:裙部,在上述结构体的下表面与地面之间形成蓄压空间;送气部,向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给从上述燃料电池系统中排出的废气;以及排压部,将在上述蓄压空间蓄压的压力从上述裙部的下端向上述裙部的外部排压,通过上述废气从上述送气部向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的规定量的供给来向结构体赋予上浮力。
也可以构成为,在本公开的结构体的基础上,还具备;压力测定部,监视上述蓄压空间中的压力;和控制部,上述控制部通过控制上述废气从上述送气部向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给量、和从上述排压部向上述外部的排压来向上述结构体赋予上浮力。
也可以构成为:本公开的结构体是车辆或者货物运输用移动体。
根据本公开的结构体,能够将在燃料电池的发电或冷却中使用的气体在结构体的下表面蓄压,并利用其压力作为结构体的上浮力。
附图说明
图1是表示本公开的结构体的一例的示意图。
图2是表示本公开的结构体的另一例的示意图。
附图标记说明
10…燃料电池系统;11…躯体;20…裙部;21…蓄压空间;22…内部空间;30…送气部;40…排压部;50…压力测定部;100…结构体;200…结构体;E…地面;F…废气流动;P…气体压力。
具体实施方式
本公开的结构体是搭载有燃料电池系统的结构体,其特征在于,上述结构体具备:裙部,在上述结构体的下表面与地面之间形成蓄压空间;送气部,向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给从上述燃料电池系统排出的废气;以及排压部,将在上述蓄压空间蓄压的压力从上述裙部的下端向上述裙部的外部排压,通过上述废气从上述送气部向从由上述裙部的内部空间和上述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的规定量的供给来向结构体赋予上浮力。
车辆用的燃料电池为了发电而需要供给大量的空气。燃料电池将被供给的空气中的所有的N2、未反应的O2作为排气气体大量地排气。
在空冷式燃料电池的情况下,也在发动机舱(机舱)内配置空冷式燃料电池,并与散热器相同地使用空气。存在使用于其冷却的废气的一部分循环的情况,但基本上设计为舍弃至外部,因此大流量的气体被直接舍弃,从而存在能量损失。在搭载有包括燃料电池在内的燃料电池系统的车辆中,燃料电池、控制系统、罐等部件较多,车辆的重量容易变重,燃料效率恶化。
根据本公开,将在燃料电池的发电或冷却中使用的废气在结构体的下表面蓄压,并利用其压力作为结构体的上浮力,由此能够举起重物,减轻结构体的表观重量,并减少挪动结构体的力。具体而言,本公开是搭载燃料电池作为动力源并利用来自该燃料电池的废气的气垫式运输机。
根据本公开,能够使用在燃料电池的发电中使用的废气来使结构体的大部分浮起,并且使用在燃料电池中发电的电气来使结构体移动。
结构体例如能够举出车·摩托车等车辆、能够运输货物的货物运输移动体等移动体(Mobility)等。
结构体包括能够以手动挪移的非固定式的发电机等。
根据本公开的结构体,即使与灾害时供电机等的系统对应地总重量为200kg以上,由于浮起,因此也能够由1个人以手动搬移。由此,即使是供电车、公共汽车、车不能进入的场所,也能够通过人力简单地将供电机带入至该场所。若是专用道路,则公共汽车、电车之类的重物也能够通过其重量浮起而以最小的能量移动。本公开的结构体能够容易地运输至避难所内,作为紧急用发电机,也可以考虑不在于雨、人等外部干扰就向建筑物供电。
由本研究人员们证实了:作为本公开的结构体,重量170kg的车辆借助废气流量400L/min而可靠地浮起,几乎不用力就能够挪动。
本公开的结构体具有裙部。
对于本公开的结构体而言,通过废气始终微小地从裙部下向外部流动,从而与地面的接地、摩擦消失,从而能够浮起。
裙部在结构体的下表面与地面之间形成蓄压空间。裙部只要是能够通过在结构体下装满气体来控制施加于结构体的下表面的气体压力的结构即可。裙部也可以是以下结构,即,在气体压力不足规定的气体压力时与地面接地,若变为规定的气体压力以上,则能够将废气或者在蓄压空间内压缩的气体从与地面的接地部位向蓄压空间的外部排出。
裙部也可以是将底面敞开的无底结构。在该情况下,通过气体压力的供给而蓄压空间内的气体压力上升,从而能够通过该压力使结构体浮起。
裙部也可以是通过供给废气而能够膨胀的膨胀收缩体。在该情况下,通过废气的供给而裙部内膨胀,将由裙部形成的结构体的下表面与地面之间的蓄压空间蓄压,从而能够通过该蓄压的压力的反作用使结构体浮起。膨胀收缩体的膨胀时的形状例如也可以是能够膨胀为气球状、游泳圈状、甜甜圈状的形状。
裙部的材质只要具有能够承受规定的气体压力的耐压性,就不特别地限定。裙部的材质例如也可以是碳材料、树脂、金属等。
本公开的结构体具有送气部。
送气部将从燃料电池系统排出的废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给。
送气部通过废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的规定量的供给而能够向结构体赋予上浮力。废气的规定量也可以适当地设定为能够向结构体赋予上浮力的量。
废气的主要成分可以是作为氧化剂气体的空气、作为制冷剂的冷却用空气等,也可以根据需要包含作为燃料气体的氢等。
送气部可以是送气阀,也可以根据需要还设置送气用风扇。
送气阀也可以是氧化剂废气排出阀、燃料废气排出阀、制冷剂排出阀等。从确保所希望的上浮力的观点出发,送气阀至少可以是氧化剂废气排出阀,还可以具备燃料废气排出阀、制冷剂排出阀等作为送气阀。
送气阀与控制部电连接,通过控制部将送气阀开阀,由此将废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给。
送气用风扇促进废气的向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给。
也可以构成为:送气用风扇与控制部电连接,由控制部控制送气用风扇的驱动的开启·关闭。
送气用风扇也可以是冷却风扇。
本公开的结构体具有排压部。
排压部将在上述蓄压空间蓄压的压力从上述裙部的下端向上述裙部的外部排压。排压也可以通过废气向外部的排气来实现。
排压部可以是能够将废气、通过蓄压压缩的气体向结构体的外部排出的流路结构等,也可以是排压阀等。
排压阀与控制部电连接,通过控制部将排压阀开阀,由此将蓄压的压力向由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间的外部排压。
挪动结构体的载荷和/或负荷能够用下式(1)来表示。
(1)载荷·负荷=重量-浮力≥0(在为0时结构体浮起)
浮力能够用下式(2)来表示。
(2)浮力=结构体的受压面积×结构体下压力
结构体下压力能够用下式(3)来表示。
(3)结构体下压力=废气流量×裙部与地面的界面的压损
此外,若过度浮起,则压损下降,浮力下降,因此不会成为无人机那样的飞行器。
对于结构体而言,在废气流量较少的情况下,压力上升,瞬间浮起,但压力释放,从而接地。通过接地而压力上升。通过反复进行压力的上升和下降的一系列的流程,从而挪动结构体的载荷和/或负荷不稳定,但能够减少。通过使结构体总是浮起的废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间流动,从而能够实现几乎没有载荷·负荷的最佳的状态。
本公开的结构体也可以具备压力测定部。
压力测定部监视蓄压空间中的压力。
也可以构成为:压力测定部与控制部电连接,控制部探测由压力测定部检测出的蓄压空间中的压力。
压力测定部也可以是以往公知的压力传感器等。
本公开的结构体也可以具备控制部。
也可以构成为:控制部通过控制废气从送气部向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给量、和从排压部向外部的排压,从而向结构体赋予上浮力。
控制部在物理上例如具有CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序和控制数据等的ROM(只读存储器)和主要作为用于控制处理的各种作业区域使用的RAM(随机存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外,控制部例如也可以是电子控制单元(ECU:Electronic Control Unit)等控制装置。
控制部也可以与点火开关电连接,上述点火开关也可以搭载于移动体。即使切断点火开关,控制部也可以通过外部电源来动作。
本公开的结构体具备燃料电池系统。
燃料电池系统具备燃料电池、燃料气体系统、氧化剂气体系统、以及冷却系统。
燃料电池可以仅具有一个单电池,也可以是作为将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组。
单电池的层叠数并不特别地限定,例如,可以是2~数百个,也可以是2~600个。
燃料电池组也可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。
燃料电池的单电池至少具备膜电极气体扩散层接合体。
膜电极气体扩散层接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层。
阳极(燃料极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层。
将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。另外,作为阳极催化剂和阴极催化剂,例如能够举出Pt(铂)、Ru(钌)等,作为担载催化剂的母材和导电材料,例如能够举出碳等碳材料等。
将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
气体扩散层也可以是具有透气性的导电性部件等。
作为导电性部件,例如能够举出碳布和碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜,例如能够举出包含水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等电解质聚合物等。作为电解质膜,例如也可以是全氟磺酸膜(杜邦公司制)等。
单电池也可以根据需要在催化剂层与气体扩散层之间具有微孔层(MPL)。微孔层也可以包含PTFE等疏水性树脂与炭黑等导电性材料的混合物。
根据需要,单电池也可以具备夹持膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。两片隔离件的一方是阳极侧隔离件,另一方是阴极侧隔离件。在本公开中,将阳极侧隔离件和阴极侧隔离件统称为隔离件。
隔离件也可以具有用于使反应气体、制冷剂等流体向单电池的层叠方向流通的供给孔和排出孔。作为制冷剂,能够使用空气等冷却气体、水、乙二醇与水的混合溶液等冷却水等。
供给孔能够举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。
排出孔能够举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。
隔离件可以具有一个以上的燃料气体供给孔,可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔,可以具有一个以上的制冷剂供给孔,可以具有一个以上的燃料气体排出孔,可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔,也可以具有一个以上的制冷剂排出孔。
隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外,隔离件也可以在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将燃料电池的温度保持恒定的制冷剂流路。
在隔离件是阳极侧隔离件的情况下,可以具有一个以上的燃料气体供给孔,可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔,可以具有一个以上的制冷剂供给孔,可以具有一个以上的燃料气体排出孔,可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔,也可以具有一个以上的制冷剂排出孔,阳极侧隔离件可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有使燃料气体从燃料气体供给孔向燃料气体排出孔流动的燃料气体流路,也可以在与和阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
在隔离件是阴极侧隔离件的情况下,可以具有一个以上的燃料气体供给孔,可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔,可以具有一个以上的制冷剂供给孔,可以具有一个以上的燃料气体排出孔,可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔,也可以具有一个以上的制冷剂排出孔,阴极侧隔离件可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有使氧化剂气体从氧化剂气体供给孔向氧化剂气体排出孔流动的氧化剂气体流路,也可以在与和阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件,例如也可以是将碳压缩而成为不透气的致密质碳、和冲压成型的金属(例如,铁、铝、钛以及不锈钢等)板等。另外,隔离件也可以具备集电功能。
燃料电池组也可以具有各供给孔连通的入口歧管、和各排出孔连通的出口歧管等歧管。
入口歧管能够举出阳极入口歧管、阴极入口歧管以及制冷剂入口歧管等。
出口歧管能够举出阳极出口歧管、阴极出口歧管以及制冷剂出口歧管等。
在本公开中,将燃料气体和氧化剂气体统称为反应气体。向阳极供给的反应气体是燃料气体,向阴极供给的反应气体是氧化剂气体。燃料气体是主要含有氢的气体,也可以是氢。氧化剂气体也可以是氧、空气、干燥空气等。
燃料气体系统向燃料电池的阳极供给燃料气体。燃料气体系统可以具备燃料气体供给部,可以具备燃料气体供给流路,也可以具备燃料废气排出流路。
作为燃料气体供给部,例如能够举出燃料罐等,具体而言,能够举出液体氢罐、压缩氢罐等。
燃料气体供给部与控制部电连接。燃料气体供给部也可以构成为:,根据来自控制部的控制信号,控制燃料气体供给部的主截止阀的开闭,由此控制燃料气体的供给的开启/关闭。
燃料气体供给流路将燃料电池的燃料气体入口与燃料气体供给部连接。燃料气体供给流路使燃料气体向燃料电池的阳极的供给成为可能。燃料气体入口也可以是燃料气体供给孔、阳极入口歧管等。
燃料废气排出流路也可以将从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间与结构体外部的至少任一方与燃料电池的燃料气体出口连接。燃料废气排出流路将作为从燃料电池的阳极排出的燃料气体的燃料废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给或者向结构体外部排出。燃料气体出口也可以是燃料气体排出孔、阳极出口歧管等。
也可以在燃料废气排出流路具备燃料废气排出阀(排气排水阀)。
燃料废气排出阀能够将燃料废气和水分等向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给或者向结构体外部排出。
也可以构成为:燃料废气排出阀与控制部电连接,通过控制部控制燃料废气排出阀的开闭,由此调整向从由燃料废气的裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给流量和向结构体外部的排出流量等。另外,也可以通过调整燃料废气排出阀的开度来调整向阳极供给的燃料气体压力(阳极压力)。
燃料废气排出流路也可以在比燃料废气排出阀靠下游的位置与氧化剂废气排出流路合流。
燃料废气也可以包含在阳极保持未反应而直接通过的燃料气体、和在阴极生成的生成水到达阳极后的水分等,存在包含在催化剂层和电解质膜等生成的腐蚀物质、和也可以在扫气时向阳极供给的氧化剂气体等的情况。
氧化剂气体系统向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。氧化剂气体系统也可以具备氧化剂气体供给部、氧化剂气体供给流路、氧化剂废气排出流路等。
氧化剂气体供给部向燃料电池供给氧化剂气体。具体而言,氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。
作为氧化剂气体供给部,例如能够使用空气压缩机等。
氧化剂气体供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动氧化剂气体供给部。氧化剂气体供给部也可以被控制部控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力构成的群中选出的至少一个。
氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池的氧化剂气体入口连接。氧化剂气体供给流路使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极的供给成为可能。氧化剂气体入口也可以是氧化剂气体供给孔、阴极入口歧管等。
氧化剂废气排出流路将从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间与燃料电池的氧化剂气体出口连接,并且根据需要还连接结构体外部。氧化剂废气排出流路使作为从燃料电池的阴极排出的氧化剂气体的氧化剂废气向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给和根据需要而向结构体外部的排出成为可能。氧化剂气体出口也可以是氧化剂气体排出孔、阴极出口歧管等。
也可以在氧化剂废气排出流路设置有氧化剂废气排出阀(氧化剂气体压力调整阀)。
氧化剂废气排出阀与控制部电连接,通过控制部将氧化剂废气排出阀开阀,由此将作为反应完毕的氧化剂气体的氧化剂废气从氧化剂废气排出流路向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给或者根据需要向结构体外部排出。另外,也可以通过调整氧化剂废气排出阀的开度来调整向阴极供给的氧化剂气体压力(阴极压力)。
氧化剂废气排出流路也可以在比氧化剂废气排出阀靠下游的位置与制冷剂排出流路合流。
冷却系统冷却燃料电池。在制冷剂是冷却水的情况下,冷却系统也可以具备制冷剂供给部、制冷剂循环流路等。
制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔及制冷剂排出孔连通,能够使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环。
制冷剂供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动制冷剂供给部。制冷剂供给部被控制部控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。由此也可以控制燃料电池的温度。
制冷剂供给部例如能够举出冷却水泵等。
也可以在制冷剂循环流路设置有将冷却水的热散热的散热器。
也可以在制冷剂循环流路设置有储存制冷剂的储存罐。
在制冷剂是空气的情况下,冷却系统也可以具备制冷剂供给流路、制冷剂排出流路等。
制冷剂供给流路将结构体外部与燃料电池的制冷剂入口连接。制冷剂供给流路使制冷剂从结构体外部向燃料电池的制冷剂入口的供给成为可能。制冷剂入口也可以是制冷剂供给孔、制冷剂入口歧管等。
也可以在制冷剂供给流路设置有除去空气中所包含的杂质等的过滤器等压损体。
制冷剂排出流路将从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间与燃料电池的制冷剂出口连接。制冷剂排出流路使从燃料电池的制冷剂出口排出的制冷剂向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给成为可能。制冷剂出口也可以是制冷剂排出孔、制冷剂出口歧管等。
也可以在制冷剂排出流路设置有制冷剂排出阀。
制冷剂排出阀与控制部电连接,通过控制部将制冷剂排出阀开阀,由此将作为制冷剂的废气从制冷剂排出流路向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给。
也可以在制冷剂排出流路配置有冷却风扇,该冷却风扇促进将作为制冷剂的空气从结构体外部吸气和向从由裙部的内部空间和由裙部形成的地面与结构体下表面之间的蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给。
也可以构成为:冷却风扇与控制部电连接,通过控制部控制冷却风扇的驱动的开启·关闭。
燃料电池系统也可以具备二次电池。
二次电池(电池)只要能够充放电即可,例如能够举出镍氢二次电池、和锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外,二次电池也可以包括双电层电容器等蓄电元件。二次电池也可以是将多个串联连接的构成。二次电池向氧化剂气体供给部等供给电力。二次电池例如也可以从家庭用电源等燃料电池系统的外部的电源进行充电。也可以通过燃料电池的输出对二次电池进行充电。二次电池的充放电也可以由控制部控制。
本公开的结构体也可以具备躯体。
躯体也可以是成为结构体的主体的部分。在结构体为车辆的情况下,躯体也可以是车身。
躯体也可以配置于裙部的面上。换言之,裙部也可以配置于躯体的下表面。
燃料电池系统可以配置于躯体上,也可以收纳于躯体内。
图1是表示本公开的结构体的一例的示意图。此外,在图1中,F表示废气流动,P表示气体压力。
结构体100具备燃料电池系统10、躯体11、裙部20、送气部30、排压部40、压力测定部50以及未图示的控制部。
燃料电池系统10配置于躯体11上,裙部20配置于躯体11的下表面。
通过裙部20,在结构体的下表面与地面E之间形成有蓄压空间21。
送气部30将从燃料电池排出的废气向蓄压空间21供给。
排压部40向结构体100的外部排出废气。
压力测定部50测定蓄压空间21内的压力。
控制部探测压力测定部50测定出的蓄压空间21内的压力,以蓄压空间21内变为规定的压力的方式控制废气从送气部30向蓄压空间21的供给量,并且控制废气从排压部40向结构体100的外部的排出量,由此控制蓄压空间21内的内压。由此结构体100被相对于地面E赋予上浮力。
能够考虑上述式(1)~(3)来以浮力与结构体的重量相等的方式适当地设定规定的压力。
图2是表示本公开的结构体的另一例的示意图。此外,在图2中,对于与图1相同的构成,省略其说明。
在图2中,对于裙部20而言,裙部20的内部空间22能够通过废气的供给而膨胀。通过裙部20的内部空间22的膨胀,在蓄压空间21蓄压的压力变为规定的压力以上,由此将压力向外部排压,并且向结构体200赋予上浮力。
也可以构成为:未图示的控制部探测压力测定部50测定出的蓄压空间21内的压力,以蓄压空间21内变为规定的压力的方式控制废气从送气部30向裙部20的内部空间22的供给量,并且控制从排压部40向结构体200的外部的排压,由此控制蓄压空间21内的内压。由此相对于地面E在结构体200高精度地施加上浮力。

Claims (3)

1.一种结构体,是搭载有燃料电池系统的结构体,其特征在于,
所述结构体具备:
裙部,在所述结构体的下表面与地面之间形成蓄压空间;
送气部,向从由所述裙部的内部空间和所述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间供给从所述燃料电池系统排出的废气;以及
排压部,将在所述蓄压空间蓄压的压力从所述裙部的下端向所述裙部的外部排压,
通过所述废气从所述送气部向从由所述裙部的内部空间和所述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的规定量的供给来向所述结构体赋予上浮力。
2.根据权利要求1所述的结构体,其中,
还具备:
压力测定部,监视所述蓄压空间中的压力;和
控制部,
所述控制部通过控制所述废气从所述送气部向从由所述裙部的内部空间和所述蓄压空间构成的群中选出的至少一种空间的供给量、和从所述排压部向所述外部的排压来向所述结构体赋予上浮力。
3.根据权利要求1或2所述的结构体,其中,
所述结构体是车辆或者货物运输用移动体。
CN202210427269.2A 2021-04-28 2022-04-22 结构体 Pending CN115347206A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021075952A JP7548115B2 (ja) 2021-04-28 2021-04-28 構造体
JP2021-075952 2021-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115347206A true CN115347206A (zh) 2022-11-15

Family

ID=83601105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210427269.2A Pending CN115347206A (zh) 2021-04-28 2022-04-22 结构体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220348182A1 (zh)
JP (1) JP7548115B2 (zh)
CN (1) CN115347206A (zh)
DE (1) DE102022109768A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4329346A1 (de) 1993-02-08 1994-08-11 Witt & Sohn Gmbh & Co Oberflächeneffektfahrzeug
JPH11152031A (ja) 1997-11-25 1999-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エアクッション艇
KR101008022B1 (ko) 2004-02-10 2011-01-14 삼성전자주식회사 유성음 및 무성음 검출방법 및 장치
JP5026210B2 (ja) 2007-09-27 2012-09-12 富士フイルム株式会社 架橋ナノカーボン可溶化剤および架橋ナノカーボン凝集体
JP6195216B1 (ja) 2016-08-05 2017-09-13 八洲電業株式会社 飛行体
KR102130212B1 (ko) 2018-08-31 2020-07-03 (주)두산 모빌리티 이노베이션 연료전지 파워팩

Also Published As

Publication number Publication date
JP7548115B2 (ja) 2024-09-10
DE102022109768A1 (de) 2022-11-03
US20220348182A1 (en) 2022-11-03
JP2022170071A (ja) 2022-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7491259B2 (ja) 燃料電池システム及び飛行体
CN101606260B (zh) 燃料电池系统
CN101578731A (zh) 燃料电池系统及搭载有燃料电池系统的移动体
EP1868259B1 (en) Separator unit and fuel cell stack
CN115084572B (zh) 燃料电池系统
EP4080627B1 (en) Fuel cell system and air vehicle
CN115347206A (zh) 结构体
EP4080630A2 (en) Air vehicle
US20240088413A1 (en) Fuel cell system
CN115241489A (zh) 燃料电池系统以及飞行器
US11697356B2 (en) Fuel cell system
CN114628746B (zh) 燃料电池系统
US20240234765A1 (en) Fuel cell system
CN113696792B (zh) 燃料电池系统
US20210367282A1 (en) Fuel cell system
US20240258537A1 (en) Fuel cell system
JP2008171660A (ja) 燃料電池システム
EP4331030A1 (en) Oxygen-fed fuel cell system and method of using same
CN114865005A (zh) 燃料电池系统
CN115241501A (zh) 燃料电池系统和飞行器
JP2021190190A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination